Verfahren zum Kühlen von Stab- oder Drahtmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Abstract

 Bei dem Verfahren zum Kühlen von Stab- und/oder Drahtmaterial (3) im Anschluß an eine Warmverformung, wie z.B. ein Warm­walzen wird die Abkühlung mit Wärmeübergangszahlen zwischen 1000 W/m²°K und 10000 W/m²°K vorgenommen. Hiebei wird das Stab- oder Drahtmaterial (3) in ein perforiertes kühlmittel­freies Rohr (4), das in einem Kühlflüssigkeitsbehälter (1) angeordnet ist, eingeführt. Der Flüssigkeitsspiegel des Kühlflüssigkeitsbehälters (1) wird während dem Einlaufen des Stab- oder Drahtmaterials (3) in das Rohr (4) unterhalb des Rohres (4) gehalten und anschließend bis über den Außenmantel des Kühlrohres (4) angehoben.

Beschreibung

Verfahren zum Kühlen von Stab- oder Drahtmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen von Stab- und/oder Drahtmaterial im Anschluß an eine Warm­verformung, wie z.B. ein Warmwalzen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Empfindliches Stab- oder Drahtmaterial darf im Anschluß an das Warmwalzen nur relativ langsam abgekühlt werden, um Materialfehler zu verhindern. Für das Abkühlen von Stab- und Drahtmaterial ist es bekannt Wasserkühlungen vorzusehen, bei welchen die Abkühlung jedoch in der Regel viel zu rasch erfolgt. Es wurde weiters bereits vorgeschlagen anstelle einer Wasserkühlung andere Kühlmittel, insbesondere Luft vorzusehen, jedoch können mit Luftkühlungen Wärmeübergangs­zahlen von mindestens 1000 W/m²°K nicht erreicht werden.

[0003] Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches vor allem bei empfind­lichem Stab- oder Drahtmaterial eine Abkühlung ermöglicht, welche die geforderten qualitativen Eigenschaften gewähr­leistet. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungs­gemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß die Abkühlung mit Wärmeübergangszahlen zwischen 1000 W/m²°K und 10000 W/m²°K vorgenommen wird.

[0004] In besonders bevorzugter Weise wird hiefür so vorgegangen, daß das Stab- oder Drahtmaterial in ein ggf. perforiertes kühlmittelfreies Rohr eingeführt wird, daß das Rohr in einem Kühlflüssigkeitsbehälter angeordnet wird, dessen Flüssig­keitsspiegel während des Einlaufes des Stab- oder Draht­materials in das Rohr unterhalb des Rohres gehalten wird, und daß anschließend der Kühlflüssigkeitsspiegel im Behälter bis über den Außenmantel des Kühlrohres angehoben wird. Dadurch, daß die Stabspitze bzw. Drahtspitze in ein perforiertes kühlmittelfreies Rohr eingeführt wird, kann mit relativ hohen Walzgeschwindigkeiten zunächst eine Einführung in das Kühl­rohr erfolgen, wobei die gewünschten Wärmeübergangszahlen durch eine Füllung des Rohres mit Kühlflüssigkeit erzielt werden. Das gefüllte Rohr steht hiebei unter dem hydrostati­schen Druck der im Kühlkasten enthaltenen Kühlflüssigkeit und dieser hydrostatische Druck entspricht praktisch dem Umgebungsdruck bzw. einem geringfügig höheren Druck. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers ist gleichfalls in diesem Falle gering, so daß die gewünschten niedrigen Wärme­übergangszahlen im Vergleich zu den bekannten Wasserkühlungen ermöglicht werden. Das plötzliche Anheben des Flüssigkeits­spiegels zum Fluten des Kühlrohres erlaubt hiebei, daß das Einführen der Stab- bzw. Drahtspitze auch mit größeren Geschwindigkeiten ohne daß die Gefahr besteht, daß Ver­formungen durch das Auftreffen auf die Kühlmitteloberfläche auftreten. Bei entsprechend geringeren Walzgeschwindigkeiten kann es zur Erzielung der gewünschten Wärmeübergangszahlen ausreichen, den Stab oder den Draht bei ausreichender Dicke desselben in ein mit Wasser gefülltes Kühlrohr innerhalb eines Kühlkastens einzuführen. Wenn das Kühlrohr zum Zeit­punkt des Eintretens der Drahtspitze bzw. der Stabspitze bereits mit Wasser gefüllt ist, kann bei entsprechend höheren Walzgeschwindigkeiten das Einführen der Drahtspitze bzw. der Stabspitze durch Einblasen von Luft erleichtert werden, wobei die geringe dem Wasser beigefügte Luftmenge ein problemloses Durchlaufen ermöglicht.

[0005] Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­gemäßen Verfahrens ist hiebei im wesentlichen dadurch gekenn­zeichnet, daß in einem Kühlflüssigkeitsbehälter, in welchem ein perforiertes Kühlrohr angeordnet ist, ein Verdrängungs­körper heb- und senkbar gelagert ist, dessen Verdrängungs­volumen dem Volumen des Kühlflüssigkeitsbehälters zwischen einem unterhalb des Kühlrohres liegenden Flüssigkeitsspiegel und einem das perforierte Kühlrohr überflutenden Flüssig­ keitsspiegel entspricht. Durch die Anordnung eines derartigen Verdrängungskörpers innerhalb des Kühlkastens kann rasch eine Anhebung des Flüssigkeitsspiegels bis über den Außenmantel des perforierten Kühlrohres erfolgen und es kann daher insbesondere bei rasch einlaufendem Stab- bzw. Drahtmaterial der Zeitpunkt abgewartet werden bis zu welchem der Draht bzw. Stab das Kühlrohr vollständig durchsetzt. Das rasche Anheben des Flüssigkeitsspiegels führt hiebei zu keiner übermäßigen Strömungsgeschwindigkeit im Rohr, so daß die gewünschten relativ zu bekannten Wasserkühlungen geringeren Wärme­übergangszahlen erreicht werden können.

[0006] Für die Anhebung des Flüssigkeitsspiegels wird hiebei bevor­zugt wenigstens ein seitlich des Kühlrohres heb- und senkbar angeordneter Formkörper als Verdrängungskörper gewählt, welcher insbesondere quaderförmig ausgebildet sein kann.

[0007] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 eine Seitenansicht eines für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Wasserkasten, Fig. 2 eine schematische Stirnansicht mit angehobenem Verdrängungskörper und Fig. 3 eine Ansicht entsprechend der Fig. 2 mit abgesenktem Verdrängungskörper.

[0008] In Fig. 1 ist ein Wasserkasten 1 dargestellt, in welchem ein Verdrängungskörper 2 heb- und senkbar angeordnet ist. Das Walzgut 3 läuft an einer Stirnseite des Wasserkastens in ein perforiertes Kühlrohr 4 ein, wobei mit 5 Abstreifdüsen angedeutet sind, welche der Führung des Materials dienen. Bei mit Wasser gekühlten Kühlrohren kann über derartige Abstreif­düsen zur Erleichterung des Einführens des Stabmaterials Luft eingeblasen werden.

[0009] Mit 6 ist der Wasserüberlauf und mit 7 der Wasserzulauf zum Wasserkasten bezeichnet. Der Wasserablauf ist mit 8 angedeutet und ist verschließbar.

[0010] Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist der Verdrängungskörper 2 aus der Kühlflüssigkeit im Wasserkasten 1 herausgezogen. Der Flüssigkeitsspiegel sinkt auf diese Weise auf ein Niveau 9 ab, welches unterhalb des perforierten Kühlrohres 4 liegt. Sobald der Verdrängungskörper 2, wie in Fig. 3 dargestellt ist, abgesenkt wird, wird der Flüssigkeitsspiegel auf das Niveau 10 angehoben, wobei das Kühlrohr 4 gefüllt und über­flutet wird. Aufgrund der Perforation des Kühlrohres 4 verteilt sich die Kühlflüssigkeit rasch und gleichmäßig über die gesamte axiale Länge des Kühlrohres. Die Kühlflüssigkeit befindet sich unter dem hydrostatischen Druck der Flüssig­keitssäule oberhalb des Kühlrohres 4 und aufgrund des ge­ringen Überdruckes und der geringen Strömungsgeschwindigkeit kann eine relativ niedrige Wärmeübergangszahl im Vergleich zu bekannten Wasserkühlungen erzielt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Kühlen von Stab- und/oder Drahtmaterial (3) im Anschluß an eine Warmverformung, wie z.B. ein Warmwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung mit Wärmeübergangs­zahlen zwischen 1000 W/m²°K und 10000 W/m²°K vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stab- oder Drahtmaterial (3) in ein ggf. perforiertes kühl­mittelfreies Rohr (4) eingeführt wird, daß das Rohr in einem Kühlflüssigkeitsbehälter (1) angeordnet wird, dessen Flüssig­keitsspiegel (9) während des Einlaufes des Stab- oder Draht­materials in das Rohr (4) unterhalb des Rohres gehalten wird, und daß anschließend der Kühlflüssigkeitsspiegel (10) im Behälter bis über den Außenmantel des Kühlrohres (4) ange­hoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei niedriger Walzgeschwindigkeit das Stab- oder Drahtmaterial (3) in ein mit Wasser gefülltes Kühlrohr (4), welches innerhalb eines mit Wasser gefüllten Kühlkastens (1) angeordnet ist, eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere für höhere Walzgeschwindigkeiten während des Durchlaufes der Draht bzw. Stabspitze in das wassergefüllte Kühlrohr (4) Luft eingeblasen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kühlflüssig­keitsbehälter (1), in welchem ein perforiertes Kühlrohr (4) angeordnet ist, ein Verdrängungskörper (2) heb- und senkbar gelagert ist, dessen Verdrängungsvolumen dem Volumen des Kühlflüssigkeitsbehälters (1) zwischen einem unterhalb des Kühlrohres (4) liegenden Flüssigkeitsspiegel (9) und einem das perforierte Kühlrohr (4) überflutenden Flüssigkeits­spiegel (10) entspricht.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (2) von wenigstens einem seitlich des Kühlrohres (4) heb- und senkbar angeordneten Formkörper, insbesondere einem Quader, gebildet ist.

Zeichnung